張俊哲等

摘? 要：傳統(tǒng)畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理技術(shù)已不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展需求，如何改善畜禽養(yǎng)殖環(huán)境、妥善處理廢棄物、防治污染是亟待解決的問(wèn)題。本文調(diào)研了家禽糞便的幾種處理技術(shù)，對(duì)發(fā)酵飼料、沼氣生產(chǎn)、堆肥發(fā)酵等綜合利用技術(shù)進(jìn)行分析，從飼料、沼氣（能源）、肥料等產(chǎn)品形式對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)家禽糞便無(wú)害化、資源化和高值化的加工模式進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：家禽糞便;發(fā)酵飼料;沼氣發(fā)酵;堆肥;綜合利用

隨著全球畜牧業(yè)的發(fā)展，我國(guó)畜禽養(yǎng)殖模式已經(jīng)逐漸從散戶養(yǎng)殖轉(zhuǎn)向規(guī)?；⒓s化養(yǎng)殖，畜禽類糞便大量產(chǎn)生，成為農(nóng)村和養(yǎng)殖場(chǎng)周邊的主要污染來(lái)源[1]。農(nóng)業(yè)部官方數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)每年畜禽養(yǎng)殖糞污產(chǎn)生量約38億噸，其中家禽糞污年產(chǎn)生量約6億噸，占總量的16%[2]。目前畜禽廢棄物的有效利用率不足60%，不僅沒(méi)有足夠的土地消納，而且也缺少對(duì)廢棄物處理受過(guò)專業(yè)指導(dǎo)和培訓(xùn)教育的人員。大量畜禽糞便未經(jīng)正常處理施入農(nóng)田，不僅嚴(yán)重影響周圍環(huán)境，還會(huì)產(chǎn)生有毒臭氣和溫室氣體，如NH3、H2S、CH4等[3]。糞便中攜帶的各種致病微生物和蟲(chóng)卵，如大腸桿菌、沙門(mén)氏菌、蛔蟲(chóng)卵等，嚴(yán)重威脅食品生產(chǎn)安全或造成疫病傳播。一些畜禽糞便中還含有大量藥物添加劑和抗生素等[4]，可能對(duì)環(huán)境生物造成極大危害。此外，畜禽糞便富含的氮、磷元素極易流失，從而引起水體富營(yíng)養(yǎng)化[5]，改變水體的理化環(huán)境，使水發(fā)臭，形成江河湖海的赤潮和水華。傳統(tǒng)畜禽養(yǎng)殖模式及廢棄物處理技術(shù)已不適用于現(xiàn)今的情況，如何改善畜禽養(yǎng)殖環(huán)境、妥善處理廢棄物防止污染是亟待解決的問(wèn)題。

1? 發(fā)酵動(dòng)物飼料

國(guó)外已將雞糞處理后作商品飼料出售。日本用蒸煮脫臭滅菌的雞糞喂豬[6]，以色列廣泛使用雞糞墊草飼養(yǎng)肉牛，德國(guó)、美國(guó)用雞糞發(fā)酵飼料添加燕麥、玉米粉喂牛羊。日本全年的飼料消耗中有20%是雞糞飼料，加拿大每年消耗的雞糞飼料達(dá)1萬(wàn)噸以上。

我國(guó)60年代初就有利用雞糞喂豬的事例，但真正對(duì)于雞糞作飼料的研究才剛剛開(kāi)始。從我國(guó)禽類養(yǎng)殖行業(yè)結(jié)構(gòu)占比方面來(lái)看，雞占家禽總量的80%左右，家禽糞便中主要是雞糞。雞的腸子較短，飼料在腸道中停留時(shí)間短，其中的養(yǎng)分僅能吸收30%左右，其余70%被直接排出體外。研究表明，每公斤雞糞的干物質(zhì)中有13.4～18.8KJ的總能量，粗蛋白質(zhì)含量約為23.75%，各種氨基酸比例平衡且含量超過(guò)玉米、高粱、豆餅、棉籽等，還含有維生素B以及各種微量元素[7]。據(jù)中國(guó)畜牧業(yè)協(xié)會(huì)測(cè)算，2016年全國(guó)肉雞出欄量約為82.1億只，商品蛋雞年平均存欄12.64億只，以平均每只雞每日產(chǎn)生0.1kg鮮雞糞、肉雞平均飼養(yǎng)60d出欄計(jì)算，我國(guó)一年需要處理的雞糞就將近一億噸，如全部作為飼料，可節(jié)省麥粉等精料460萬(wàn)噸，折合資金約30億元。雞糞是廉價(jià)的低能飼料，用雞糞代替部分蛋白料，另外再補(bǔ)充能源飼料能夠大大提高畜牧養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且減少污染，凈化環(huán)境。

雞糞含有較多蛋白質(zhì)，但直接用雞糞飼喂單胃動(dòng)物（豬和家禽等），其可消化蛋白質(zhì)僅為8.3%，其余15.45%的粗蛋白不能利用，因此雞糞不適合直接作為單胃動(dòng)物的飼料。而用雞糞飼喂反芻動(dòng)物，其蛋白質(zhì)的消化率則高得多，因?yàn)榱鑫肝⑸锬芾秒u糞中的有機(jī)酸（約占35%）作能源，將動(dòng)物所不能利用的粗蛋白變?yōu)榭衫玫木w蛋白質(zhì)。因此，要提高雞糞的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值必須提高其粗蛋白質(zhì)的消化率。發(fā)酵法成本低，易于推廣，而且可以提高雞糞的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，因此受到廣泛關(guān)注。

雞糞發(fā)酵飼料的方法有如下幾種：①自然青貯發(fā)酵法：該法的原理和制作與常規(guī)青貯方法相同，可采用缸、池或者青貯塔等[8];②加曲發(fā)酵法：利用米曲霉發(fā)酵雞糞，其產(chǎn)品氣味純正，無(wú)異臭味，粗蛋白含量達(dá)29%以上，還原糖增加3.5%以上，游離氨基酸總和增加3.5倍[9];③真空發(fā)酵：將雞糞用塑料薄膜覆蓋好，留一抽氣孔，每天用真空泵抽氣3次，連續(xù)抽4d，以后不再抽氣，任其自然發(fā)酵，可創(chuàng)造乳酸生長(zhǎng)繁殖及發(fā)酵的厭氧環(huán)境[10];④EM菌發(fā)酵法：EM菌液是由光合細(xì)菌、放線菌、酵母菌、乳酸菌等10屬、80多種有益微生物復(fù)合培養(yǎng)而成，是一種新型復(fù)合微生物菌劑，用于家禽糞便的處理，可去除臭味，改善生態(tài)環(huán)境，降解糞便中的粗纖維，增加粗蛋白、粗脂肪、維生素等營(yíng)養(yǎng)含量，變禽糞為適口性好、營(yíng)養(yǎng)全面的好飼料[11]。

2? 沼氣發(fā)酵

沼氣發(fā)酵又稱為厭氧發(fā)酵，是指畜禽糞便、秸稈、雜草等有機(jī)物在一定的水分、溫度和厭氧條件下，通過(guò)多種微生物的分解代謝，產(chǎn)生甲烷和二氧化碳等可燃性混合氣體的過(guò)程。沼氣發(fā)酵以能源生產(chǎn)為目標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)沼氣、沼液、沼渣的綜合利用[12]。隨著我國(guó)沼氣科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和農(nóng)村家用沼氣的推廣，根據(jù)當(dāng)?shù)厥褂靡蠛蜌鉁?、地質(zhì)等條件，家用沼氣池有多種類型。形式雖然多樣，但是大體由水壓式沼氣池、浮罩式沼氣池、半塑式沼氣池和罐式沼氣池4種基本類型變化而成，各有優(yōu)缺點(diǎn)。

家禽糞便沼氣發(fā)酵的關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)是：①利用分解菌系進(jìn)行原料前處理;②秸稈-糞便共發(fā)酵，實(shí)現(xiàn)高效產(chǎn)氣;③沼液全回流，消滅沼液排放;④沼渣經(jīng)過(guò)進(jìn)一步好氧腐熟，進(jìn)行深加工。通過(guò)沼氣燃燒、沼渣沼液綜合利用技術(shù)，形成以沼氣發(fā)酵為核心的生態(tài)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈模式，可因地制宜，根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r進(jìn)行優(yōu)化組合，采取適合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的生態(tài)養(yǎng)殖循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式構(gòu)建循環(huán)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，例如果沼畜循環(huán)利用模式等。

沼氣發(fā)酵是養(yǎng)殖業(yè)中糞污資源化管理的有效手段之一，具有產(chǎn)生生物能、對(duì)氮磷營(yíng)養(yǎng)元素需求量低、對(duì)某些有機(jī)物有較好的降解能力等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于養(yǎng)殖糞污處理[13]。我國(guó)大中型沼氣工程建設(shè)呈快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，預(yù)計(jì)2020年沼氣工程將覆蓋84%的現(xiàn)有大中型畜牧場(chǎng)。近幾年，中央一號(hào)文件一直鼓勵(lì)沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，但厭氧生物技術(shù)不具備氮、磷脫除和回收的功能，因此沼氣工程的副產(chǎn)物——厭氧發(fā)酵液很容易成為二次污染源[14]，對(duì)于周邊沒(méi)有足夠土地消納的養(yǎng)殖企業(yè)而言，沼氣工程不能完全實(shí)現(xiàn)治污和盈利的雙重目的。

3? 發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥

堆肥發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥是畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的另一個(gè)重要途徑[15]。堆肥法處理畜禽糞便是指在人工控制條件下，借助微生物將畜禽糞便中的有機(jī)質(zhì)分解、腐熟、轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的類似腐殖質(zhì)土的方法。堆肥處理的原理大致可分為厭氧發(fā)酵和好氧發(fā)酵兩種。厭氧發(fā)酵是使糞便減少或者完全隔絕與空氣接觸，利用厭氧菌分解有機(jī)質(zhì)，產(chǎn)生二氧化碳、水、甲烷和腐殖質(zhì)土的過(guò)程。好氧發(fā)酵是用翻堆、強(qiáng)制送抽風(fēng)，以好氧菌分解有機(jī)質(zhì)使其穩(wěn)定的方法，產(chǎn)物為二氧化碳、水和腐殖質(zhì)土等。目前的堆肥技術(shù)大多以好氧發(fā)酵為主。

全國(guó)畜禽固體糞便全部利用，年可生產(chǎn)有機(jī)肥3.5億噸。通過(guò)好氧堆肥發(fā)酵法，利用糞污秸稈等廢棄物經(jīng)高溫腐熟后生產(chǎn)瓜果蔬菜有機(jī)肥，具有改善土壤肥力、提供植物營(yíng)養(yǎng)、改善作物品質(zhì)的功能[16]。傳統(tǒng)堆肥發(fā)酵多為粗放式發(fā)酵，營(yíng)養(yǎng)損耗大、肥效低，且極易導(dǎo)致環(huán)境污染，生產(chǎn)中的難點(diǎn)問(wèn)題包括：①缺少專用腐熟菌種，自然發(fā)酵，周期太長(zhǎng);②生產(chǎn)工藝落后，缺少專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)設(shè)備，堆肥過(guò)程中臭氣熏天;③產(chǎn)品功能不明確，附加值低，缺少與市場(chǎng)接軌的新產(chǎn)品。通過(guò)采用大型翻拋機(jī)、曝氣管道系統(tǒng)、專業(yè)化生產(chǎn)管理模式，可有效解決上述技術(shù)難題，但是隨之而來(lái)的是較高的土地、廠房、設(shè)備、能源等成本增加，大規(guī)模生產(chǎn)方式也容易收到市場(chǎng)原料來(lái)源波動(dòng)的影響，比如廠區(qū)周圍養(yǎng)殖企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀況、農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品輔料的價(jià)格波動(dòng)等，同時(shí)也會(huì)收到一些中小型有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)的沖擊。

4? 結(jié)語(yǔ)

家禽糞便的特點(diǎn)是養(yǎng)分含量高，有機(jī)質(zhì)豐富，除了N、P、K三要素養(yǎng)分外，還含有多種微量元素，因此在對(duì)家禽糞便處理時(shí)應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)和技術(shù)改進(jìn)。禽糞發(fā)酵后作為動(dòng)物飼料是實(shí)現(xiàn)其高值化的重要途徑，但養(yǎng)殖安全風(fēng)險(xiǎn)較高，需嚴(yán)格規(guī)范管理，防止疫病傳播。沼氣發(fā)酵對(duì)占地規(guī)模和資金投入要求較高，適合大型養(yǎng)殖場(chǎng)采用，目前存在的問(wèn)題是如何解決沼液和沼渣的綜合利用。堆肥發(fā)酵是目前主流的畜禽糞便處理方法，發(fā)展前景良好，應(yīng)加快操作規(guī)范化和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。此外，也有利用蠅蛆、黑水虻[17]等昆蟲(chóng)處理糞便的研究報(bào)道，該法對(duì)畜禽糞便和生活垃圾進(jìn)行減量化的同時(shí)生產(chǎn)高價(jià)值的動(dòng)物蛋白飼料[18-20]，最終實(shí)現(xiàn)資源化利用，已在全世界范圍內(nèi)得到推廣，是目前的研究熱點(diǎn)，引起研究者的廣泛關(guān)注。

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